数字电视与机顶盒知识

——研发二部2009年6月新员工入门数字电视与机顶盒前言各位好！本幻灯将帮你更轻松地进入数字电视系统的知识领域中，在开始学习之前，我们建议您先看看以下的说明，以达到更好的学习效果！1、这个幻灯是主要是为从未接触过数字电视广播知识的同事整理的，首要的目的是让各位尽快地建立起对整个数字电视系统的整体概念，因此对于许多的问题并不会作很详细的介绍。前言2、对于在幻灯中介绍到的各个关键知识点，如果您觉得还有深入了解的兴趣，或者理解有问题，请作好记录，下来通过上网查阅，请教同事，查阅图书等方式来学习了解。3、如果您发现该幻灯存在任何编写不合理的地方，请将意见反馈给我们，我们将不断改进，谢谢！！数字电视首先让我们看看-------什么是数字电视？数字电视：“数字电视”的含义并不是指我们一般人家中的电视机，而是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。几个概念要弄清楚•能够直接接收并处理外来数字电视信号的电视机称为数字电视机。•接收模拟电视信号、仅在图像还原过程中采用数字处理技术的电视机，经常被称为“数码电视”，但这并不是真正意义上的数字电视。•由于目前能够直接接收并处理外来数字电视信号的电视机仍未普及，大部份家庭中仍使用只能接收模拟电视信号的电视机。•如要继续使用这些电视机，可以利用“数字电视机顶盒（Set-topBox）”把数字电视信号转换成模拟电视信号，这样就能以模拟电视机接收数字电视了。•数字电视具体传输过程是：由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送，由数字电视设备接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。等下我们会讲到，数字电视机顶盒按照以上传播的途径不一样分为DVB-S，DVB-T，DVB-C等如果您明白“模拟”信号与“数字”信号的差异，可直接跳过此页。“模拟”信号是这样的一种信号：它的物理值具有绝对的表征意义，例如一个电压波形，当它是1V时，与当它是1.02V时，是被视为两个完全不同的值。“数字”信号是这样的一种信号：它的物理值不直接拥有表征意义，例如在某些数字电路中，一个电压波形，当它低于0.5V时，无论到底是多大，都表征“0”；而当它高于0.5V时，则被视为“1”。也就是说，数字信号，其实是利用了真实世界中的某种物理量（如电压），人为地划分成若干区间。当该物理量的值落在某一区间内时，就将其判定为某一约定好的数字值。这就是数字信号与模拟信号的本质差异。当数字信号受到干扰时，只要其当前值仍然落在其应该在的区间内，那么其表征的值就没有受到影响。这就是数字信号抗干扰能力强的原因。数字电视特点相信您已经有一些疑问了，到底数字电视有哪些优点呢？首先说说数字信号的优点：1.数字信号具有比模拟信号强得多的抗干扰能力，数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声。2.从通信的角度上看，频率是一种资源，射频的频带是有限的，数字电视系统能比传统模拟电视更有效地利用带宽。在相同的带宽下，数字电视能传输的节目是模拟电视的几倍，也使得数据量很大的高清节目的传播更容易。3.易于实现信号的存储和处理。便于开展各种综合业务和交互业务。数字电视特点4.很容易实现加密／解密和加扰／解扰技术，特别是开展各类收费业务)。从运营商角度来说，可以更好地控制用户，改变整个经营思路和方法。从运营商的角度来讲，节目是有成本的。如播放电影，投入了更多版权费等成本，势必要提高收费。如果是模拟电视，运营商无法知道一个用户是否看了电影频道，则无法区别对待，如果对每个用户均提价，则不看电影的用户就有意见了，因此一些高成本的业务就无法开展。而在数字电视系统中，由于使用了加扰技术，运行商通过技术手段可以对每个用户进行区分对待，区分收费，每个用户可以自由选择自己想看的节目，因此将使整个运营更加的有活力。有需要且愿意付款的用户可以享受更多的节目，而运营商也将在这样的过程中获得更多的收益。数字电视特点关于机顶盒通过之前的介绍，我们对数字电视应该有了一个基本的了解，由于数字电视有许多优点，因此，现在中国和世界各国都在进行各种形式的模拟电视到数字电视的转换。机顶盒就是现阶段用户终端用模拟电视机实现收看数字电视的必备设备，其市场发展同整个数字电视的发展密切相关。关于机顶盒•机顶盒(SetTopBox简称STB)——从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称之为机顶盒。机顶盒的定义包括模拟机顶盒和数字机顶盒等。关于机顶盒——从狭义上说，就是我们将在本文中不断提到的机顶盒，就是现在模拟电视转数字电视中的数字机顶盒。它将接收到压缩的数字信号转成电视内容，并在模拟电视机上显示出来。信号可以来自有线电缆、卫星天线、宽带网络以及地面广播。接收的内容除了模拟电视可以提供的图像、声音之外，更在于能够接收数据内容，包括电子节目指南、因特网网页、字幕等等。关于机顶盒关于机顶盒让我们先来看看普通家用数字机顶盒什么样子生产集成传输分配接收频道节目信息游戏商务短信……节目内容卫星光缆微波有线地面卫星IP网络固定移动机顶盒在整个数字电视产业链中的位置：机顶盒是实现数字电视固定接收的必备设备，短时间内不会被马上替代，因此机顶盒在整个数字电视产业链中有着重要的位置。关于机顶盒一.根据传输媒介的不同分类地面数字电视（DVB-T）有线数字电视（DVB-C）（包括光纤、铜轴和两者的混合网“HFC”）卫星数字电视（DVB-S）IPTV机顶盒基于IP协议的电视广播服务等等……HFC即HybridFiber－Coaxial的缩写，是光纤和同轴电缆相结合的混合网络。机顶盒的分类DVB-DigitalVideoBroadcasting数字视频广播T-TerrestrialC-CableS-SatelliteIPTV(InternetProtocolTelevision)机顶盒的分类二.根据清晰度分类：•标准清晰度数字电视机顶盒SDSTB(StandardDefinition)•高清晰度数字电视机顶盒HDSTB(HighDefinition)DVD的图像格式属于标准清晰度数字电视(SDTV)水平。机顶盒的分类三.按照是否可以解加扰分类1.免费机顶盒FTASTBFTA=FreeToAir指仅能接收免费节目的机顶盒2.条件接收机顶盒CASTBCA=ConditionalAccess条件获取3.CI机顶盒CI=CommonInterface通用接口机顶盒的分类讲了数字电视和机顶盒，我们还是先看看数字电视系统的整体组网图吧。（该图附有解说动画，请播放幻灯观看）机顶盒的分类CAHFCQAM加扰器矩阵用户管理系统有线数字接收机模拟节目编码器节目传输网卫星接收机适配器复用器本地监视解码器EPGServer节目源，可有多种来源复用器——将多个节目合并到一路TS流中传输CA控制加扰器对码流进行加扰，这样没有交费开通业务的用户就收看不到节目了QAM调制器，将加扰器传过来的信号调制成QAM信号，并移频至某一射频频点上，通过HFC网络广播出去。由于有多个QAM输出多路射频信号，中间还需要一个混频器将多路信号混合在一根同轴电缆上传输。混频器机顶盒接收到信号，从其中过滤出需要的节目码流，进行解扰，输出到电视机上观看。本地监视解码器，是局方用来对复用后的码流进行监控的。电子节目指南产生器，有了它就可以在电视上直接看到节目预告了。适配器用户管理系统（SMS），控制CA对交费的用户进行相应的授权，实现对用户、业务的管理，使整套系统可运营。机顶盒的分类机顶盒的构成从数字电视机顶盒的构成上看，主要包括硬件和软件两大部分。机顶盒的构成•从硬件上看，最基本的机顶盒一般都有以下组成部分：主芯片（CPU）、闪存（Flash）、内存（SDRAM，DDR）、调谐器（Tuner）、智能卡接口、以及音视频输出等几大部分。机顶盒的构成机顶盒硬件构成机顶盒的构成CPU(CPU&MPEGDecoder)SDRAM/DDRFLASHTUNERDish/Cable/AntennaDigitalAudioS/PDIFSCARTRCAFrontPanelDisplay/IRRS-232CASMARTCARDVideo&AudioHDMIModulatorAudioVideoS-VideoPOWERHDDUSBCICommonInterfaceSignalSet-TopBoxRemoteControlTV机顶盒的构成CPU(CPU&MPEGDecoder)SDRAM/DDRFLASHTUNERDish/Cable/AntennaDigitalAudioS/PDIFSCARTRCAFrontPanelDisplay/IRRS-232CASMARTCARDVideo&AudioHDMIModulatorAudioVideoS-VideoPOWERHDDUSBCICommonInterfaceSignalSet-TopBoxRemoteControlTV•主芯片中央处理单元(CPU)是运行软件的主处理器。在机顶盒中，CPU通常与MPEG解码芯片组集成。随着芯片技术的发展，越来越多的厂家将机顶盒的功能更多地集成在一个主芯片里，例如现在大部分厂商都将CPU、解码器、解复用器、图形处理器与视音频处理器甚至tuner功能集成在芯片中，形成一体化的芯片解决方案，有效地降低了器件成本并提高了可靠性。•Tuner调谐解调器部分的作用是将传输过来的调制数字信号解调还原成传输流（TS），调谐解调器的不同就构成了不同的数字机顶盒。例如用于QPSK解调的卫星机顶盒（DVB-S），用于QAM解调的有线数字机顶盒（DVB-C）以及用于OFDM解调的地面传输数字机顶盒（DVB-T）。•存储器内存主要分为Flash寸存储器和SDRAM内存。Flash用来存贮机顶盒的系统软件、驱动软件、应用程序以及一些用户信息，在系统断电时内容还可保留，同时Flash可以通过在线的方式（RS232，USB等）对其上所载的软件进行更新，达到机顶盒软件升级的目的。SDRAM/DDR主要是用来存储应用数据。机顶盒的许多功能都需要内存来实现，例如图形处理、视音频解码和解复用等，不同的应用需求，内存的大小配置也各不相同。•音视频输出接口机顶盒音视频接口主要输出音视频到电视机或者其他设备上。常见的有Modulator，RCA，SCART，HDMI等输出接口。不同的地区对接口有不同的需求。机顶盒的构成•智能卡接口通过读卡器读取CA智能卡（SMARTCARD）中的数据用于数字电视节目的解扰，特别是在付费电视发展的今天，这是大多数STB必不可少的部件。除了标准的读卡器外，在有些STB中也采用通用接口CI（CommonInterface）来完成对CA智能卡的读取。CI是一个由DVB组织为机顶盒和分离的硬件模块之间定义的标准接口。这种起源于PCMCIA的技术应用，使机顶盒可以批量生产，也为机顶盒带来了变化，有着广泛的应用前景。机顶盒的构成数字机顶盒的软件机顶盒作为一个客户端系统，除了要具有硬件平台外还需要配备不同的软件系统才能使其完成各种任务。机顶盒中的软件可以分成三个主要的层：应用层、中间解释层和驱动层，每一层都包含了诸多的程序或接口等。机顶盒硬件操作系统驱动程序数字电视驱动程序条件接收驱动程序驱动层（硬件驱动程序接口）操作系统和环境电视核心条件接收中间解释层（中间件/虚拟机）应用程序接口（API）应用层机顶盒的构成•应用层可以分成驻留应用程序和可下载应用程序两部分，不同的STB软件设计理念使这两个部分包含的应用程序也不尽相同，合理规划这两部分的组成将有助于提高STB的可靠性和相应时间。目前国内机顶盒中的应用较少，主要以EPG、数据广播、股票、简单的下载游戏等为主，而数字电视的魅力并不在于看电视，而在于这种基于数字电视平台的业务应用，这些应用将会改善人们的一些日常生活习俗。随着双向网络的建设，交互式应用的普及，基于交互式的应用软件也将越来越多，这也会给运营商带来难以预料的增值收入。机顶盒的构成•中间解释层中间解释层将STB的应用程序指